Задачи

При по­ни­же­нии аб­со­лют­ной тем­пе­ра­ту­ры на сред­няя ки­не­ти­че­ская энер­гия ха­о­ти­че­ско­го теп­ло­во­го дви­же­ния мо­ле­кул раз­ре­жен­но­го од­но­атом­но­го газа умень­ши­лась в 1,5 раза. Ка­ко­ва на­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра газа?

От­вет:

Сред­няя ки­не­ти­че­ская энер­гия ха­о­ти­че­ско­го теп­ло­во­го дви­же­ния мо­ле­кул раз­ре­жен­но­го од­но­атом­но­го газа уве­ли­чи­лась в раза. На­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра газа Ка­ко­ва ко­неч­ная тем­пе­ра­ту­ра газа?

От­вет:

В со­су­де со­дер­жит­ся раз­ре­жен­ный ар­гон, дав­ле­ние ко­то­ро­го рав­но Кон­цен­тра­цию ар­го­на уве­ли­чи­ли в раза, при этом его аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра уве­ли­чи­лась в раза. Опре­де­ли­те дав­ле­ние газа в ко­неч­ном рав­но­вес­ном со­сто­я­нии.

От­вет:

В со­су­де со­дер­жит­ся раз­ре­жен­ный ар­гон, аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра ко­то­ро­го Кон­цен­тра­цию ар­го­на умень­ши­ли в раза, при этом его дав­ле­ние уве­ли­чи­лось в раза. Опре­де­ли­те аб­со­лют­ную тем­пе­ра­ту­ру газа в ко­неч­ном рав­но­вес­ном со­сто­я­нии.

От­вет:

В со­су­де со­дер­жит­ся раз­ре­жен­ный неон под дав­ле­ни­ем Кон­цен­тра­цию нео­на уве­ли­чи­ли в раза, а сред­нюю ки­не­ти­че­скую энер­гию по­сту­па­тель­но­го теп­ло­во­го дви­же­ния его мо­ле­кул умень­ши­ли в раза. Опре­де­ли­те уста­но­вив­ше­е­ся дав­ле­ние газа.

От­вет:

В со­су­де со­дер­жит­ся раз­ре­жен­ный ге­лий под дав­ле­ни­ем Кон­цен­тра­цию ге­лия умень­ши­ли в раза, а сред­нюю ки­не­ти­че­скую энер­гию по­сту­па­тель­но­го теп­ло­во­го дви­же­ния его мо­ле­кул уве­ли­чи­ли в раза. Опре­де­ли­те уста­но­вив­ше­е­ся дав­ле­ние газа .

От­вет:

Во сколь­ко раз умень­ши­лась кон­цен­тра­ция мо­ле­кул раз­ре­жен­но­го газа, если при уве­ли­че­нии его аб­со­лют­ной тем­пе­ра­ту­ры в раза дав­ле­ние газа умень­ши­лось в раза?

От­вет:

Во сколь­ко раз уве­ли­чит­ся дав­ле­ние раз­ре­жен­но­го газа, если при уве­ли­че­нии кон­цен­тра­ции мо­ле­кул газа в 4,5 раза его аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра умень­шит­ся в 1,5 раза?

От­вет: в раз(а)

Газ в ци­лин­дре пе­ре­во­дит­ся из со­сто­я­ния А в со­сто­я­ние В так, что его мас­са при этом не из­ме­ня­ет­ся. Па­ра­мет­ры, опре­де­ля­ю­щие со­сто­я­ния иде­аль­но­го газа, при­ве­де­ны в та­бли­це:

Ка­кое чис­ло сле­ду­ет вне­сти в сво­бод­ную клет­ку та­бли­цы?

От­вет:

Объ­ем 0,1 лит­ра во­до­ро­да на­гре­ва­ют при по­сто­ян­ном дав­ле­нии от 300 до При вы­со­ких тем­пе­ра­ту­рах мо­ле­ку­лы во­до­ро­да рас­па­да­ют­ся на от­дель­ные ато­мы. На гра­фи­ке по­ка­за­на за­ви­си­мость доли рас­пав­ших­ся мо­ле­кул от тем­пе­ра­ту­ры. Чему ра­вен ко­неч­ный объ­ем газа?

Во сколь­ко раз уве­ли­чит­ся дав­ле­ние раз­ре­жен­но­го газа, если при уве­ли­че­нии кон­цен­тра­ции мо­ле­кул газа в 2 раза его аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра уве­ли­чит­ся в 1,2 раза?

От­вет: в раз(а)

На диа­грам­ме (см. ри­су­нок) по­ка­зан про­цесс из­ме­не­ния со­сто­я­ния иде­аль­но­го од­но­атом­но­го газа в со­су­де под порш­нем. Ко­ли­че­ство ве­ще­ства газа при этом по­сто­ян­но. Опи­ра­ясь на свои зна­ния по мо­ле­ку­ляр­ной фи­зи­ке, объ­яс­ни­те, как ме­ня­ет­ся дав­ле­ние газа по мере его пе­ре­хо­да из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 2, а за­тем в со­сто­я­ние 3.

В глад­кой от­кры­той с обо­их кон­цов вер­ти­каль­ной тру­бе, име­ю­щей два раз­ных се­че­ния, на­хо­дят­ся два порш­ня, со­еди­нен­ные стерж­нем дли­ной а меж­ду порш­ня­ми  — иде­аль­но­го газа. Пло­щадь се­че­ния верх­не­го порш­ня а ниж­не­го — Дав­ле­ние газа а дав­ле­ние воз­ду­ха сна­ру­жи рав­но Тем­пе­ра­ту­ру газа меж­ду порш­ня­ми из­ме­ни­ли на На ка­кое рас­сто­я­ние при этом пе­ре­ме­стят­ся порш­ни?

В глад­кой от­кры­той с обо­их кон­цов вер­ти­каль­ной тру­бе, име­ю­щей два раз­ных се­че­ния (см. ри­су­нок), на­хо­дят­ся два порш­ня, со­еди­нен­ные не­рас­тя­жи­мой ни­тью, а меж­ду порш­ня­ми — один моль иде­аль­но­го газа. Пло­щадь се­че­ния верх­не­го порш­ня на боль­ше, чем ниж­не­го. Об­щая мас­са порш­ней Дав­ле­ние на­руж­но­го воз­ду­ха На сколь­ко кель­вин надо на­греть газ меж­ду порш­ня­ми, что­бы они пе­ре­ме­сти­лись на

В за­па­ян­ной с од­но­го кон­ца уз­кой стек­лян­ной труб­ке по­сто­ян­но­го се­че­ния, рас­по­ло­жен­ной го­ри­зон­таль­но, на­хо­дит­ся стол­бик воз­ду­ха дли­ной за­пер­тый стол­би­ком рту­ти дли­ной (см. ри­су­нок). Ка­кой бу­дет дли­на воз­душ­но­го стол­би­ка если труб­ку рас­по­ло­жить вер­ти­каль­но от­вер­сти­ем вниз? Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние рав­но Тем­пе­ра­ту­ру воз­ду­ха в труб­ке счи­тать по­сто­ян­ной.

На ри­сун­ке по­ка­зан гра­фик цик­ли­че­ско­го про­цес­са, про­ве­дён­но­го с од­но­атом­ным иде­аль­ным га­зом, в ко­ор­ди­на­тах где — объ­ём газа, — аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра газа. Ко­ли­че­ство ве­ще­ства газа по­сто­ян­но.

Из при­ве­дён­но­го ниже спис­ка вы­бе­ри­те два пра­виль­ных утвер­жде­ния, ха­рак­те­ри­зу­ю­щие про­цес­сы на гра­фи­ке.

1. Дав­ле­ние газа в про­цес­се по­сто­ян­но, при этом над га­зом со­вер­ша­ет­ся по­ло­жи­тель­ная ра­бо­та.

2. В про­цес­се дав­ле­ние газа уве­ли­чи­ва­ет­ся.

3. В про­цес­се газ по­лу­ча­ет по­ло­жи­тель­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты.

4. В со­сто­я­нии кон­цен­тра­ция ато­мов газа мак­си­маль­на.

5. В про­цес­се вну­трен­няя энер­гия газа умень­ша­ет­ся.

От­вет:

В ци­лин­дри­че­ском со­су­де под порш­нем на­хо­дит­ся газ. Пор­шень не за­креп­лён и мо­жет пе­ре­ме­щать­ся в со­су­де без тре­ния (см. ри­су­нок). В со­суд за­ка­чи­ва­ет­ся ещё та­кое же ко­ли­че­ство газа при не­из­мен­ной тем­пе­ра­ту­ре. Как из­ме­нит­ся в ре­зуль­та­те это­го дав­ле­ние газа и кон­цен­тра­ция его мо­ле­кул?

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

1. уве­ли­чи­ва­ет­ся
2. умень­ша­ет­ся
3. не из­ме­ня­ет­ся

За­пи­ши­те в та­бли­цу вы­бран­ные циф­ры для каж­дой фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны. Циф­ры в от­ве­те мо­гут по­вто­рять­ся.

С 1 мо­лем иде­аль­но­го газа про­во­дят про­цесс 1−2−3, гра­фик ко­то­ро­го изоб­ра­жён на ри­сун­ке в ко­ор­ди­на­тах где   — кон­цен­тра­ция газа, а   — его дав­ле­ние. По­строй­те гра­фик про­цес­са 1−2−3  в ко­ор­ди­на­тах где   — объ­ём газа, а   — его тем­пе­ра­ту­ра. Опи­ра­ясь на за­ко­ны мо­ле­ку­ляр­ной фи­зи­ки и тер­мо­ди­на­ми­ки, объ­яс­ни­те по­стро­е­ние гра­фи­ка.

Две пор­ции од­но­го и того же иде­аль­но­го газа на­гре­ва­ют­ся в со­су­дах оди­на­ко­во­го объ­ема. Гра­фи­ки про­цес­сов пред­став­ле­ны на ри­сун­ке. По­че­му изо­хо­ра ле­жит выше изо­хо­ры От­вет по­яс­ни­те, ука­зав, ка­кие фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли для объ­яс­не­ния.

Со­суд раз­де­лён на две рав­ные по объ­ёму ча­сти по­ри­стой не­по­движ­ной пе­ре­го­род­кой. В ле­вой ча­сти со­су­да со­дер­жит­ся раз­ре­жен­но­го ге­лия, в пра­вой — раз­ре­жен­но­го ар­го­на. Пе­ре­го­род­ка мо­жет про­пус­кать мо­ле­ку­лы ге­лия и яв­ля­ет­ся не­про­ни­ца­е­мой для мо­ле­кул ар­го­на. Тем­пе­ра­ту­ра га­зов оди­на­ко­ва и оста­ёт­ся по­сто­ян­ной. Вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния, опи­сы­ва­ю­щие со­сто­я­ние га­зов по­сле уста­нов­ле­ния рав­но­ве­сия в си­сте­ме.

1. Вну­трен­няя энер­гия ге­лия в со­су­де боль­ше, чем вну­трен­няя энер­гия ар­го­на.

2. Кон­цен­тра­ция ге­лия и ар­го­на в пра­вой ча­сти со­су­да оди­на­ко­ва.

3. В пра­вой ча­сти со­су­да об­щее чис­ло мо­ле­кул га­зов в 2 раза мень­ше, чем в ле­вой ча­сти.

4. Вну­трен­няя энер­гия ге­лия в со­су­де в ко­неч­ном со­сто­я­нии боль­ше, чем в на­чаль­ном.

5. Дав­ле­ние в обе­их ча­стях со­су­да оди­на­ко­во.

От­вет:

Аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра ге­лия уве­ли­чи­лась со до Во сколь­ко раз уве­ли­чи­лась сред­няя ки­не­ти­че­ская энер­гия теп­ло­во­го дви­же­ния его мо­ле­кул?

От­вет: в раз(а)

В двух со­су­дах оди­на­ко­во­го объ­ёма на­хо­дят­ся раз­ре­жен­ные газы. В пер­вом со­су­де на­хо­дит­ся ге­лия при тем­пе­ра­ту­ре во вто­ром со­су­де на­хо­дит­ся ар­го­на при тем­пе­ра­ту­ре Вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния о па­ра­мет­рах со­сто­я­ния ука­зан­ных га­зов.

1. Аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра газа во вто­ром со­су­де выше, чем в пер­вом.

2. Дав­ле­ния га­зов в со­су­дах оди­на­ко­вы.

3. Сред­не­квад­ра­тич­ная ско­рость мо­ле­кул газа в пер­вом со­су­де боль­ше, чем во вто­ром.

4. Кон­цен­тра­ция газа в пер­вом со­су­де в 2 раза мень­ше, чем во вто­ром.

5. От­но­ше­ние сред­ней ки­не­ти­че­ской энер­гии теп­ло­во­го дви­же­ния мо­ле­кул ар­го­на к сред­ней ки­не­ти­че­ской энер­гии теп­ло­во­го дви­же­ния мо­ле­кул ге­лия рав­но

От­вет:

На гра­фи­ке при­ве­де­на за­ви­си­мость дав­ле­ния по­сто­ян­ной мас­сы ар­го­на от аб­со­лют­ной тем­пе­ра­ту­ры Объ­ём ар­го­на в со­сто­я­нии 1 ра­вен Опре­де­ли­те объ­ём ар­го­на в со­сто­я­нии 2.

От­вет: л

Иде­аль­ный газ пе­ре­во­дят из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 3 так, как по­ка­за­но на гра­фи­ке за­ви­си­мо­сти дав­ле­ния газа от объ­ёма Мас­са газа в про­цес­се оста­ёт­ся по­сто­ян­ной. Из при­ве­дён­но­го ниже спис­ка вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния, ха­рак­те­ри­зу­ю­щие про­цес­сы на гра­фи­ке.

1. Аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра газа ми­ни­маль­на в со­сто­я­нии 2.

2. В про­цес­се 1–2 аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра газа изо­бар­но уве­ли­чи­лась в 2 раза.

3. В про­цес­се 2–3 аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра газа изо­хор­но умень­ши­лась в 2 раза.

4. Кон­цен­тра­ция газа ми­ни­маль­на в со­сто­я­нии 1.

5. В ходе про­цес­са 1–2–3 сред­не­квад­ра­тич­ная ско­рость теп­ло­во­го дви­же­ния мо­ле­кул газа умень­ша­ет­ся в 4 раза.

От­вет:

В со­су­де не­из­мен­но­го объ­ёма на­хо­ди­лась при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре смесь двух иде­аль­ных га­зов, по каж­до­го. По­ло­ви­ну со­дер­жи­мо­го со­су­да вы­пу­сти­ли, а за­тем до­ба­ви­ли в со­суд пер­во­го газа. Тем­пе­ра­ту­ра в со­су­де под­дер­жи­ва­лась не­из­мен­ной. Как из­ме­ни­лись в ре­зуль­та­те про­ве­дён­ных экс­пе­ри­мен­тов пар­ци­аль­ное дав­ле­ние пер­во­го газа и дав­ле­ние сме­си га­зов?

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

1. уве­ли­чи­ва­ет­ся
2. умень­ша­ет­ся
3. не из­ме­ня­ет­ся

За­пи­ши­те в та­бли­цу вы­бран­ные циф­ры для каж­дой фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны. Циф­ры в от­ве­те мо­гут по­вто­рять­ся.

По­сто­ян­ная мас­са раз­ре­жен­но­го азо­та участ­ву­ет в про­цес­сах 1–2–3, гра­фик ко­то­ро­го изоб­ра­жён на ри­сун­ке в ко­ор­ди­на­тах где — дав­ле­ние газа, — кон­цен­тра­ция мо­ле­кул газа. Опи­ра­ясь на за­ко­ны мо­ле­ку­ляр­ной фи­зи­ки, объ­яс­ни­те, как из­ме­ня­ют­ся в ходе про­цес­сов 1–2–3 аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра газа и плот­ность газа

Ме­тео­ро­ло­ги­че­ский зонд об­щей мас­сой удер­жи­ва­ют на по­верх­но­сти Зем­ли си­лой, рав­ной по мо­ду­лю и на­прав­лен­ной вниз. За­тем зонд от­пус­ка­ют, он под­ни­ма­ет­ся вверх и оста­ёт­ся на та­кой вы­со­те, где его объ­ём уве­ли­чи­ва­ет­ся в 2 раза. Тем­пе­ра­ту­ра, из­ме­рен­ная зон­дом на этой вы­со­те, рав­на Опре­де­ли­те дав­ле­ние на этой вы­со­те, если на по­верх­но­сти Зем­ли дав­ле­ние рав­но 10⁵ Па, а тем­пе­ра­ту­ра рав­на +

На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих с иде­аль­ным га­зом не­из­мен­ной мас­сы в ко­ор­ди­на­тах По­строй­те гра­фик этих про­цес­сов в ко­ор­ди­на­тах Опи­ши­те ис­поль­зу­е­мые при по­стро­е­нии за­ко­но­мер­но­сти.

На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих с иде­аль­ным га­зом не­из­мен­ной мас­сы в ко­ор­ди­на­тах По­строй­те гра­фик этих про­цес­сов в ко­ор­ди­на­тах Опи­ши­те ис­поль­зу­е­мые при по­стро­е­нии за­ко­но­мер­но­сти.

В U-об­раз­ную труб­ку на­ли­та вода. Ле­вое ко­ле­но труб­ки гер­ме­тич­но за­кры­ва­ют проб­кой. Тем­пе­ра­ту­ра в ком­на­те умень­ша­ет­ся, из-за чего уро­вень воды в ко­ле­нах ста­но­вит­ся раз­лич­ным. По­сле это­го гер­ме­тич­но за­кры­ва­ют пра­вое ко­ле­но труб­ки, а тем­пе­ра­ту­ра в ком­на­те по­вы­ша­ет­ся до ис­ход­но­го зна­че­ния.

1. Срав­ни­те дав­ле­ние воз­ду­ха в ле­вом и пра­вом ко­ле­не в ко­неч­ных со­сто­я­ни­ях.

2. В ка­ком ко­ле­не уро­вень воды бу­дет выше в ко­неч­ном со­сто­я­нии?

В за­кры­том с обо­их тор­цов ци­лин­дре при тем­пе­ра­ту­ре на­хо­дят­ся пары воды и ге­лий, от­де­лен­ные друг от дру­га глад­ким тя­же­лым порш­нем. Ко­гда ось ци­лин­дра была го­ри­зон­таль­ной, объ­емы пара и ге­лия были рав­ны друг дру­гу, а дав­ле­ние во­дя­но­го пара было в раза мень­ше дав­ле­ния на­сы­щен­но­го пара воды при По­сле того, как ци­линдр по­ста­ви­ли вер­ти­каль­но, че­рез до­ста­точ­но боль­шой про­ме­жу­ток вре­ме­ни по­ло­ви­на пара скон­ден­си­ро­ва­лась. Опре­де­ли­те уста­но­вив­ше­е­ся дав­ле­ние ге­лия в вер­ти­каль­но рас­по­ло­жен­ном ци­лин­дре, если тем­пе­ра­ту­ра в обе­их ча­стях ци­лин­дра все вре­мя под­дер­жи­ва­лась не­из­мен­ной. Нор­маль­ное ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние

За­пи­ши­те урав­не­ние со­сто­я­ния иде­аль­но­го газа. За­пи­ши­те за­ко­ны для изо­тер­ми­че­ско­го, изо­хор­но­го и изо­бар­но­го про­цес­сов.

Дай­те опре­де­ле­ние иде­аль­но­го газа. Сфор­му­ли­руй­те основ­ные по­ло­же­ния мо­ле­ку­ляр­но-ки­не­ти­че­ской те­о­рии. За­пи­ши­те урав­не­ние со­сто­я­ния иде­аль­но­го газа.